可靠性设计和验证

可靠性设计和验证（精选9篇）

可靠性设计和验证 第1篇

随着微电子技术的不断发展, IC的集成规模越来越大, 逐渐形成一个完整计算机系统集成于一块芯片之上, 称这种芯片为SOC (System On a Chip, 片上系统) 。SOC由于采用多IP (电路知识产权) 核集成的设计方法, 因此与一般芯片相比具有巨大的优势:产品开发周期短, 可靠性高, 低功耗, 面积小等。

LPC (Low Pin Count) 是基于 Intel 标准的 33 MHz 4 bit 并行总线协议, 可以减少X-BUS的传输负担, 并可以取代 ISA 总线, 与ISA性能相似。LPC主要用于在计算机主板上的资料传输, 连接低速设备, 如串口、并口、键盘、鼠标等。表1是LPC与常用总线比较。

本文中的LPC核是基于Intel LPC总线协议的控制器IP核, 可以使外部设备通过LPC核访问系统内部存储器, 具有模块化, 兼容性和可配置性, 十分适合SOC芯片集成。

2 LPC核的功能分析

此次设计中的LPC核采用7总线模式, 信号定义如表2所示。

在SOC内部实现了一个LPC外设接口, LPC主设备可以通过SOC的LPC接口访问SOC外部的存储器 (SRAM、SDRAM和FLASH) 以及SOC内部的任何资源。如图1所示, LPC控制器通过AHB master来连接芯片内部的AHB总线, 作为AHB的主设备工作。

3 LPC核的设计

此次设计中, 前端设计使用ModelSIM、QuartusII和DC等工具, 在设计的开始, 先进行功能分析, 具体就是把LPC核的功能需求和设计约束制定好;之后根据功能分析, 使用硬件描述语言对LPC核进行功能描述, 并通过ModelSIM进行功能仿真;为了在后端设计前更好的对核功能验证, 还使用EP3C55 FPGA及QuartusII进行功能验证, 使验证结果达到功能分析要求。然后, 用DC进行静态时序分析, 使模块均达到时序收敛, 完成前端设计。

3.1 寄存器设置

LPC核内部实现了一个配置寄存器, 用以设置当前LPC控制器访问AHB总线的数据宽度和设置中断标志。用户只需通过LPC总线向此寄存器写数据, 就可以改变总线宽度。

当外部LPC主控制器通过LPC总线访问SOC时, 按照下列规则处理:

当外部总线宽度为32位时:

Byte3 byte2 byte1 byte0

如果外部的LPC主控制器需要通过SOC内部的LPC控制器向外部memory的一个地址 (地址按字对齐) 写一个字 (32位宽) 时, 需要按照byte3->byte2->byte1->byte0的顺序依次写各个字节的数据。

当外部总线宽度为16位时:

Byte1 byte0

如外部LPC主控制器需要通过SOC内部的LPC控制器向外部memory的一个地址 (地址按字对齐) 写一个双字节数据 (32位宽) 时, 需按照byte1->byte0的顺序依次写各字节的数据。

3.2 具体设计及功能仿真

LPC控制器包含四个模块, 分别为LPC总线接口模块 (AHB_LPC_PERI) 、异步时钟信号同步模块 (LPCSYNC) 、寄存器模块 (APB_REG) 和AHB总线主控模块 (AHBMST) , LPCSYNC用来同步LPC总线时钟域和CPU主时钟域之间的信号, 如图2所示。

AHB_LPC_PERI和AHBMST之间为异步接口, AHB_LPC_PERI通过toggle ahb_dma_out_type信号组中的start信号来通知AHBMST:“当前有数据需要传输”, 相应地AHBMST也通过toggle ahb_dma_in_type信号组中的ready信号来通知AHB_LPC_PERI当前的传输已经完成。

针对AHB_LPC_PERI中的start信号, AHBMST中有一个lpc_dma_start信号同它相对应, 在复位时, 两个信号的值都为’0’。当AHB_LPC_PERI需要在AHB总线上传输数据时, 切换start信号, AHBMST用信号lpc_dma_start跟踪start信号, 当两个信号的异或值为1时, 说明AHB_LPC_PERI需要发起AHB传输, AHBMST立即启动当前AHB传输, 同时切换lpc_dma_start信号, 使其同start的电平相同。利用硬件描述语言对模块进行描述并进行功能仿真, 接口信号及通过LPC向SDRAM写数据的时序如图3和图4所示:

逻辑信号的功能仿真结果验证了本文所设计的LPC核的功能是正确的, 并且满足了设计要求。此外, 该LPC核是可配置的, 通过对配置寄存器的配置, 可以改变总线的宽度。本文在设计LPC核时, 遵循了LPC总线协议。通过LPC的外部接口, 使用LPC控制器与AHB总线连接, 从而可以访问SOC内部其他资源以及对外部存储器读写。以上这些特性, 使得本文所设计的LPC核更加适合于SOC集成与应用。

4 结束语

作为33MHz 4bit的并行总线协议, LPC总线具有读写速度高、信号数量少等优点。本文讨论了一个LPC核的设计, 给出了结构框图与仿真波形, 并已成功的应用于新一代32位SOC芯片的设计中。

摘要：本文主要介绍了一种LPC核的设计, 按LPC (Low Pin Count) 总线协议设计, 具有模块化、兼容性和可配置性, 适用于SOC芯片集成。通过实现一个配置寄存器, 使LPC核具有可配置性。功能仿真的结果表明LPC核能够满足设计要求以及功能的正确性。

关键词：IP核,SOC,LPC,Verilog HDL

参考文献

[1]Intel Low Pin Count (LPC) Interface Specifica-tion, August2002, Revision1.1.

[2]甘学温.数字CMOS VLSI分析与设计基础, 北京大学出版社.

[3]J P Uyemura.Circuit Design and CMOS VLSI, Boston:Kluwer Academic Publishers, seventh printing, 1996.

[4]Synthesis Guide for ModelSim rev1.0.

可靠性设计和验证 第2篇

压气机初始设计中端区堵塞模型的建立和数值验证

根据扩张管道边界层理论,从边界层动量积分关系式出发,提出了用于轴流压气机初始设计的端壁区堵塞发展模型.应用该模型,可以在初始设计阶段方便地预测压气机端壁区堵塞的.发展.通过对轴流压气机扩压叶栅的数值模拟,将模型预测值与数值模拟结果进行对比分析,验证了该模型的准确性和适用性.

作 者：刘瀛龙 杨春 李秋实 Liu Ying-long YANG Chun LI Qiu-shi 作者单位：北京航空航天大学能源与动力工程学院,北京,100191刊 名：航空发动机英文刊名：AEROENGINE年，卷(期)：200935(3)分类号：V2关键词：轴流压气机 端壁区 初始设计 堵塞模型

可靠性设计和验证 第3篇

A ar t d e G eu s博士首先介绍的是业界最快的仿真系统Ze Bu S e r v e r-3, 新的S y n o p s y s Z e B u Ser ver-3构建在经过验证的Ze Bu Server架构之上, 它将性能提高了多达4倍, 并使容量提升了3倍。这一等级的性能有助于系统级芯片 (So C) 开发团队加快硬件/软件开发初启 (bring-up) 、启动操作系统 (OS) 和全芯片验证, 实现更快的上市时间。另外, Ze Bu Server-3还带有完整信号可视性和集成Verdi3™系统的综合调试功能, 其先进的使用模式包括电源管理验证以及带有虚拟原型技术的混合仿真, 支持架构优化和软件开发。

导致游戏规则发生改变的I C Compiler II布局和布线解决方案, 这是Aart博士带来的第二个新产品。IC Compiler II是一种全功能的布局布线系统, 其核心是一种全新的多线程基础架构, 能够处理例化单元数量大于5亿的设计。为了充分体现其“可重新思考、可重新构建和可重新使用”的开发策略, IC Compiler II基于行业标准的输入和输出格式, 以及熟悉的界面和工艺技术文件, 同时引进了创新设计存储功能。IC Compiler II从开发之初就关注全芯片级设计, 部署新颖的设计规划功能, 并使其性能提升了10倍, 内存占用则减少了5倍。这使设计人员能够快速地评估多种可选芯片布局方案, 以确定设计实现的最佳起点。

读书是唤醒和验证之散文 第4篇

只有心灵在空虚时被爱情充满变得丰盈，获得新的生命，溢满喜悦；在饱满时被掏空，成为一片废墟，飘荡着悲伤，过后，才能真正读懂深邃的爱情意义和恋爱中的灵魂。

一切早以存在于心间，文字只是唤醒了记忆，验证着自己的感想和领悟。这有点像爱默生相信的那样，人心和宇宙是对应关系，所以每个人凭内心体验就可以认识自然和历史的真理。周国平也曾这样说过“每个人都是一个宇宙，每个人的天性中都蕴藏着大自然赋予的创造力。”特别经历过一些事情后，心里逐渐形成了朦朦胧胧的感觉，那么自己的心灵成了正文，书籍便成为了注解，读着这些注解，一切就清晰起来，鲜活起来，就会永远存在记忆中。就像周国平说得那样:“沉睡的感觉唤醒了，失落的`记忆找到了，朦胧的思绪清晰了。”

一种经历，读懂一种书，历经沧桑的人，很容易读懂人生哲思。恋爱中的人很快就会陶醉在爱情诗篇里。

真正的读书就是唤醒和验证，作为普通人，没有经历一些事情，是无法验证书中的思想，无法唤醒的自己的内心，无法读懂书中的文字，所以读的书只会是死的知识，不能成为自己心灵世界的一部分。只有被唤醒和验证过的思想和知识，就会活过来，永远存在于心灵世界的森林里，在那生机盎然的万物之中，成为有机的一部分，成为一道迷人的风景。

可靠性设计和验证 第5篇

【教学过程】

(一) 创设情境, 引发思考

师:401班的老师请班长为同学们分本子, 要求班长做到公平, 先来了两位同学, 老师拿了6本本子分给这两位同学。后来, 又来了4位同学, 老师对班长说:“你动动脑筋, 看着办吧!”只见班长拿了12本本子分给这4位同学, 老师和同学们都会心地笑了。最后, 又来了12位同学, 请你们替班长动动脑筋, 一共要拿几本本子分才公平呢?你能用几个算式来表示这个分本子的过程?

生列出式子:

6÷2=3 12÷4=3 36÷12=3

师:你发现这些除法算式有什么特点?

生:它们的商都是3。

生:但被除数和除数都变了。

……

(二) 提出猜想, 上升思维

师:在除法运算中, 凭你的经验, 被除数和除数都变化时, 你们认为商会怎样?

生:商可能会变, 也可能不会变。

生:商有可能变小, 也有可能变大。

师:今天这节课我们先来研究要使商不变, 被除数和除数可能会怎么变化, 可以根据自己的经验, 先在小组内轻声讨论, 再提出一个猜想问题。

同组学生在队长的带领下, 组织讨论, 分别列出了几个猜想问题。

猜想1 (第3、5组) :要使商不变, 我们认为被除数和除数可能是增加一个数, 这是从刚才分本子的时候想到的。

猜想2 (第1、4组) :要使商不变, 我们认为被除数和除数也有可能是减少一个数。

猜想3 (第6组) :要使商不变, 我们认为被除数和除数是扩大几倍。

猜想4 (第8组) :要使商不变, 被除数和除数也有可能是缩小几倍, 这也可以从分本子的算式中, 从后向前看, 有这样的变化。

猜想5 (第7组) :我们组也是, 只是认为被除数和除数扩大或缩小一个相同的倍数, 商才不变。

(三) 协同验证, 建立模型

师:同学们凭借自己的经验和直觉提出了5个猜想问题, 是不是都对呢?下面, 请你们根据自己的兴趣和能力选择1个或几个猜想问题, 先每个同学独立举例验证, 然后充分发挥小组的力量, 互相启发, 互相辩说。

等教师布置好小组合作的任务和注意事项后, 每个小组的成员在队长的带领下, 投入了合作探究的过程。下面是合作学习过程中的几个片段。

[情境一]

验证猜想1的小组 (要使商不变, 被除数和除数可能是增加一个数)

在每个学生举例验证后, 队长组织同伴交流自己的发现, 并互相辩说。

生:我认为有可能, 你看, 36÷12=3, 而 (36+0) ÷ (12+0) =3。

生 (大家哈哈笑) :这不是等于没有增加吗?

生:可以的, 你看, 21÷21=1, 而 (21+4) ÷ (21+4) =1。

生:这只是一个特殊的例子。从我举的一些例子来看, 好像不行, 40÷8=5, 而 (40+2) ÷ (8+2) =4……2。

生:你们增加的都是一个相同的数, 我这个例子不一样, 24÷6=4, 而 (24+4) ÷ (6+1) =4。

生:怎么这么怪, 我认为这个猜想对一半, 我们不是加了“可能”吗?

生:老师以前说过, 如果用举例来验证数学问题, 我们只要举出一个反例就可以证明这句话是不对的。

生:我认为, 这个猜想只要这样改就对了, 相同的被除数和除数增加相同的数, 商是不变的, 而且永远是1。

生:如果被除数和除数不同, 增加一个相同的数, 零除外, 商肯定会变。

生:根据我的举例发现, 被除数和除数如果增加的不是一个相同的数, 商会有两种情况, 可能会变, 也可能不会变。

……

[情境二]

验证猜想3的小组 (要使商不变, 被除数和除数要扩大几倍)

生:我认为这个猜想是对的, 从分本子的算式可以得到验证, 12÷4=3, 而 (12×3) ÷ (4×3) =3。

生:我不赞同, 你扩大的都是3倍, 如果不是一样的话, 就不一定了。

生:是这样的, 你们看, 18÷2=9, 而 (18×4) ÷ (2×2) =18, 结果变了。

生:我认为也是不全对, 如果不是扩大一个相同的数, 就不能保证商不变。

生:我赞同你的看法, 只要是扩大一个相同的数, 商才不会变。

生:那也不一定……

生:那你举出一个反例看。

生:我只是凭感觉。

生:证明对错不能“跟着感觉走”。

生 (很激动) :我想到了, 如果同时乘一个0, 任何数乘0结果都为0, 难道还能说商不变吗? (大家对他的发现投去了佩服的眼光, 片刻后, 又分成了两派)

生:这里又不是乘, 而是扩大, 扩大0倍, 不算的。

生:老师说过的, 扩大就是乘的意思, 可以的。 (反对的同学也一下子找不出理由了, 过了一会儿……)

生:我认为还有问题, 你看, 20÷2=10, 而 (18×2) ÷ (2÷2) =20。

生:你这里是除了, 一个扩大, 一个缩小, 不行。

生:所以像刚才那样说还是不对的, 我认为应该再加上同时扩大。

生:厉害。

生:经过大家的讨论, 我们的猜想不完全对, 应该这样说, 要使商不变, 被除数和除数应该同时扩大或缩小相同的倍数。

生:“0”还要除外。

……

【教学反思】

(一) 引导合适有效的探究方式

“商不变的规律”其内容具有很大的探究空间, 而且难度较高, 研究范围比较宽泛, 仅以个人的力量去发现商不变性质的规律, 会显得力不从心, 而且不管是深度还是广度都会受到限制。而教师引导学生采用猜想—验证的探究学习策略, 通过创设一个充满挑战和童趣的问题情境, 让学生主动发现问题, 并提出若干个猜想问题, 协同验证, 互相辩说, 发现规律, 集个人智慧和小组力量为一体;然后通过全班交流、争辩、启发, 进一步完善认知, 把“商不变的规律”鲜活地烙印在学生的脑海里;最后让学生对研究的内容再提出新的问题, 通过课外延伸, 以小课题研究的形式, 拓展“商不变的规律”的外延, 同时也提高了学生提出问题、解决问题的能力, 体验探究的乐趣。在这个学习过程中, 学生有了更大的自由思维空间, 可以根据自己的个性思维提出猜想问题, 根据自己的学习能力验证、推理、操作, 小组成员又可以协同帮忙、共享智慧资源, 达到资源互补的实效。

(二) 实现课内学习向课外研究开放

实践证明, 在运用“猜想—验证”探究学习策略学习的过程中, 学生容易暴露问题, 能加深和拓展知识, 但也有可能出现课堂时间不够用的问题。在学习“商不变规律”的过程中, 学生通过合作探究发现了要使商不变, 被除数和除数变化的各种情况, 也发现了要使除数或被除数不变, 商和被除数或除数变化的情况。但由于时间关系, 不可能在课堂上一一探究, 所以可以把问题带到课后研究。要求小组合作到课外探究, 如果研究出来, 可以对书上的“商不变规律”进行补充和改编, 把对数学研究的兴趣持续到课外。

可靠性设计和验证 第6篇

1 材料与方法

我科室利用大连现代MDMLC型外挂式自动多叶准直器(27对叶片,13对薄叶片,14对厚叶片,薄叶片等中心投影宽度5mm、厚叶片等中心投影宽度10mm,等中心最大射野为180mm X180mm)在SIEMENS Primus-E电子直线加速器上用6MV-X线开展静态IMRT技术,主要以治疗头颈部,上段食管癌,胸腹部和前列腺癌为主。

具体实施步骤是:

(1)用真空负压袋或热塑面罩等为患者进行体位固定和标记;

(2)病人行CT扫描(采用CT增强或MRI图像融合技术);

(3)IMRT的治疗计划设计,包括靶区及敏感器官勾画、处方剂量、给定计划优化等;

(4)利用剂量分布图和剂量体积直方图等评估工具对设计完成的计划评估及临选;

(5)对临选的治疗进行计划验证并确认;

(6)按治疗设计参数实施精确的IMRT治疗。

临床上调强放疗实施的关键是必须保证调强射野输出剂量的准确性和治疗位置的可靠性,在治疗过程中任一环节出现差错就会引起很大的治疗误差,因此在实施治疗前质量控制(Quality Assurance,QA)和质量控制(Quality Control,QC)是必须重视的重要环节。我科借鉴国内外经验,通过对百余例患者治疗计划成功实施的基础上,探索和总结出IMRT的质量控制方法。在病人实施IMRT治疗前,均使用电离室对治疗计划进行绝对剂量验证和患者治疗相对位置的验证,病人的绝对剂量和相对位置的验证误差分别必须在临床允许的5%和5mm范围之内方可执行治疗。

1)绝对剂量验证

(1)把放有指形电离室的30×30×30cm的标准水模体预先象治疗患者同样的方式定位、标记及进行扫描后,在治疗计划系统上进行影像重建,作为所有治疗计划绝对剂量验证的验证模体。

(2)把临选的患者计划数据全部移植到验证模体上,计算出模体内的剂量分布及电离室测量点的计划平均剂量。

(3)在加速器上,用激光定位灯依据模体的原始坐标按计划给出的床位精确摆位,用德国PTW UNIDOS剂量仪和TW30013指形电离室进行绝对剂量测量,得出的测量值与模体计划算出的靶区平均剂量值相比较得百分相对误差=(测量剂量-计划平均剂量)/计划平均剂量,误差小于5%,则认可;否则需寻找误差过大原因或校正计划系统的输出剂量因子,直至被确认。

2)患者治疗位置验证

(1)在治疗计划系统上选择临选后的患者调强计划,打印出每个静态射野的MLC形状图。

(2)在加速器上调出患者计划,在等中心处的实际光野和打印出的MLC形状进行比较,如果两者位置偏差小于5mm,则可以确认进行治疗;如果误差偏大,则需进行重新摆位验证并寻找偏差发生原因,直至符合治疗要求。

2 结果

1)将病人的验证计划分别在治疗机上模拟病人的实际治疗出束照射测量,将测得的靶区某点剂量与该点计划平均剂量相比较,所得百分相对误差均在±3%之内,因此计划系统计算校正因子不需进行修正。

2)根据IMRT的剂量分布在三维方向上与靶区高度适形的原理,计划中的MLC开野与实际光野偏差均小于5mm,则病人可以确认进行治疗,无需对病人进行重新摆位验证。

3 讨论

IMRT是一项较新技术,该领域尚有很多待解决的问题。其中,IMRT的质量保证与质量控制(QA,QC)尤为突出。而对于肿瘤常规放疗和三维适形放疗,日前已有规范的QA,QC方法与手段,但IMRT技术却较之复杂很多,如何进一步做好准确、简便的QA,QC,是物理师们的一个紧迫课题[2]。调强适形放射治疗中剂量和位置偏差将直接影响肿瘤放疗的疗效尤其是在肿瘤计划剂量梯度较大的区域。一般认为,一种点剂量仪如电离室和一种平面剂量仪如高能慢感光胶片或射野影像系统(Electronic Portal Imaging Device,EPID)相结合可以较为全面地验证IMRT的剂量分布或病人的治疗体位验证[3,4]。我科目前采取的电离室的绝对点剂量验证,以及科室物理工作人员通过探索和总结,在没有电子射野影像系统的条件下采用射野形状的位置验证,它是实施IMRT治疗过程的可靠保证,保证患者精确治疗有创造性和现实性意义,结合模体绝对剂量的方法制定出切实有效的质量保证与质量控制方法,将IMRT的治疗剂量不确定度控制在5%以下。

参考文献

[1]胡逸民,主编.调强适形放射治疗,肿瘤放射物理学[M].北京:原子能出版章社,1999.538-543.

[2]Intensity Modulated Radiation Therapy Collaborative Working Group.Intensity Modulated Radiotherapy:current status and issues of interest[J].Int J Radiat Oncol Biol Phys,2001,51:8802914.

[3]Bortfeld T,Boyer AL,et al.Realization and verification of three dimensional conformal radiotherapy with modulated fields[J].Int J Rdiat Oncol Biol Phys,1994,30:899~908.

管道支架跨距的推导和验证 第7篇

管道中承受的最大弯曲应力, 从以上三种模式可以看出, 两端简直梁的弯矩最大, 两端固支梁的引起的弯矩最小, SH/T 3073<<石油化工管道支架设计规范》中采用了三跨连续梁的模型, 而BS 3974 Part1 (1974) 采用了两端固支梁的模型, 因此BS3974 PART1 (1974) 没有国内的SH/T 3073保守, SSEC在与BASF等国外业主合作时, 他们均采用了BS3974的公式, 现对其跨距公式进行推导。

由材料力学可知管道抗弯模量管道截面惯性矩

其中为最大弯曲应力 (N/mm2)

q为管道的均布载荷 (N/m)

D为管道的外径 (mm)

L为管道的跨距 (m)

I为管道截面惯性矩 (cm4)

则由强度推导出管道的最大跨距

但是要得出最大跨距L, 需求出管道中最大弯曲应力。

GB50316和ASMEB31.3均未明确给出管道纵向应力的计算公式。但ASMEB31.3在1985年5月8日的释义4-10中, 要求计算管道纵向应力时考虑轴向力的作用, 因此一般认为管道纵向应力由压力、附加轴向外力和弯矩引起, 其计算公式为:

式中管道纵向应力, Mpa;

F压力引起轴向力之外的附加轴向力, N;

A管道横截面积, mm2;

P设计压力, MPa;

D平均直径, mm;

S壁厚, mm;

M合成弯矩, N.mm;

W抗弯截面模量, mm3

根据GB50316规定, 管道中由于压力、重力和其它持续载荷所产生的纵向应力之和, 不应超过材料在预计最高温度下的许用应力

管道环向应力

不同的业主会对其许用应力进行限定, BASF将弯曲应力限定为35N/mm2

而SABIC规定弯曲应力限定为25 N/mm2

在跨距计算中除了对管道强度有限制外, 对其挠度有要求,

BS 3974 Part1 (1974)

管道中间的最大挠度为

q:管道均布载荷 (N/mm)

L:管道的最大跨距 (m)

E:弹性模量 (N/mm2)

I为管道截面惯性矩 (cm4)

δ:管到中间的挠度

SH/T 3073<<石油化工管道支架设计规范》中采用了三跨连续梁的模型.三跨连续梁边跨的跨中挠度为:

对上述公式进行转换求出允许的跨距

E:管道弹性模量Mpa

I:管道截面惯性矩, mm4

q:N/m

L:跨距, m

同样, 对于刚度校核, 也是SH/T 3073比BS3974保守。

要得到最大跨距, 需求出管道最大的变形量, GB50316规定, 一般管道设计的挠度不应超过15mm。

15mm是安装置内管道固有频率不低于4Hz推导出来的, 管道固有频率越低, 管道刚度就越小, 对与两相流等易振动的管道需提高其管道的固有频率, 以免和流体的激发频率引起共振。

假定管道为一单自由度振动系统, 其固有频率为

则

f固有频率, Hz;

g重力加速度

δ, 两支架之间管道的最大挠度, mm。

BASF规定管道的最大挠度为13mm。

上文已对强度以及刚度条件求跨距的公式进行了推导他们分别是 (以BS3974为例)

由强度推导出管道的最大跨距

由刚度推导出管道的最大跨距

通常先通过刚度求出L, 然后再用强度公式对其进行校核。

在沙特项目质量审查时, 业主对跨距提出了疑问, 他们发现有些充满水不保温管道的跨距要比空的带保温管道的跨距长, 他们认为不合理, 笔者就用上述推导的两个公式对其疑问进行了求证, 笔者发现对一些直径较小, 壁厚较厚的管线确实存在上述情况, 现举一例来说明其正确性, 对推导出来的公式进行验证。

在对公式验证之前, 需对一些条件进行假设

管道弯曲应力限定为35N/mm2

管道的最大挠度为13mm

假设满水管道的液体密度为1000kg/m3

空管道密度为200kg/m3

保温材料的密度为150kg/m3

管道的保温厚度假设为50mm

腐蚀余量为1.5mm

现对2寸sch80的管道进行验证

2寸管道外径D=60.325mm, 壁厚为5.5372

管道内径为5.5372-1.5=4.0372

I=28.419cm4

W=92N (充满水不带保温每米管道的重量)

E:2.04X105 N/mm2=7.48m

取其较小值为L1=6.63m

空管道带保温管道的重量为

取其较小值为L2=6.229m

所以L1>L2, 即充满水不保温管道的跨距要比空的带保温管道的跨距长。

通过上述举例, 可以看出跨距一般是按挠度得出的, 强度只是起到核算的作用, 同时对于沙特业主提出的问题我们也进行了很好的验证。

本文最后想要强掉的是, 本文所列的跨距公式是按三跨连续梁或固支梁推导出来的, 但在实际的配管中, 管道并非这么简单对与这些相对复杂的管线, 我们要在基本跨距上乘以一定的折减系数, 一般为0.6-0.8倍,

在配管设计中, 导向之架间距也有一定的规定, 本文就不再论述了。

本文通过材料力学固支梁以及三跨连续梁刚度及强度公式的引用, 对管道的跨距进行了推导, 然后对公式进行了验证, 通过对本文的论述, 对配管经常用到的跨距表有了进一步的认识。参考文献

摘要：在配管的管道设计以及应力分析中, 支架的设置尤其重要, 配管专业在提给应力专业单线图时, 管道的支架要按标准跨距进行设置, 本文将论述管道支架跨距的由来以及其重要性。

关键词：跨距,支架

参考文献

[1]压力管道应力分析 唐永进著 中国石化初版社

基于KeY的程序分析和验证 第8篇

随着软件在国民经济各个领域的应用, 尤其是一些重要的安全攸关部门, 例如军事、航空、医疗和交通等, 由软件设计所带来的软件系统的缺陷将造成难以估量的损失, 生产高可信软件系统正日益成为国家的战略需求。程序正确性验证是确保软件可信的重要手段, 因此有关程序正确性检验的理论和方法成为可信软件该领域重要的研究内容, 一直受到计算机科学界和工业界的关注。

动态的软件测试[1,2,3]是实践中应用最为广泛的软件正确性保证手段, 至今取得了巨大的成功。但软件测试在具体实施中面临许多的问题:随着软件复杂度的增大进行软件测试所需要的时间, 占总的开发时间的比率愈来愈大, 达到50%以上, 甚至80%以上;软件测试所涉及的各项活动难以自动化, 尤其是高质量的测试用例的产生;由于测试的不完备性, 测试的效果难以进行量化建模和评估[4,5]。程序验证一般指各种基于形式化及半形式化的程序分析技术, 是高可信软件基础理论研究内容的重要组成部分。在计算机科学和软件工程领域, 形式化方法是基于数学的语言、工具对软件和硬件系统进行规约、分析和验证的技术。通过形式化技术的使用, 能提高硬件和软件系统设计的可靠性。形式化理论和技术, 经过多年的研究已经较为成熟[6,7,8], 并逐渐从实验室走向工业应用领域[9,10], 成功地应用于许多软硬件系统的验证, 例如IBM的流水线微处理器、Nortel Networking的ATM Switch Fabric系统和HP的多处理器系统的缓存一致性协议验证[11]。

Ke Y是一种形式化软件开发工具[12], 用于面向对象软件系统的推理验证, 尽可能实现系统设计、实现、形式化规约和形式化验证的无缝集成, 提供一个系统化的平台环境, 允许传统的软件工程方法和形式化方法密切协作, 开发质量可靠的软件。Ke Y系统是基于Java语言实现的, 具有可移植性, 可运行于各种类型的操作系统。下文将讨论集成化的程序验证平台的理论框架, 并进行相关的实例研究。

1 程序意义的形式化规约

1.1 程序的Hoare语义

J.诺伊曼于1947 年发表的论文首先论及程序正确性证明, 美国科学家R.W.弗洛依德于1967 年系统地提出验证程序正确性的归纳断言方法, 引起了计算机科学界研究程序验证的热潮。英国科学家C.A.R.霍尔于1969 年将归纳断言方法形式化, 提出程序验证的公理系统, 1969 年以来又陆续出现很多使用归纳断言方法或者结构归纳法的自动程序验证系统, 其中以70 年代中期实现的波伊尔-莫尔程序验证系统最为著名。对程序的正确性进行证明的前提是对程序正确性进行严格的语法和语义定义, 在程序验证领域, 采用Hoare三元组的前件/后件方法对程序正确性进行规约是一种广为应用的方法, 许多程序验证平台的基础原理都是基于这种规约方法。

为了更好地, 更清晰地展示本文内容, 充分阐述程序验证所涉及的基本原理, 此处引进一种简单程序语言的形式化的定义。该语言只包含整数类型, 整数表达式, 布尔表达式和指令, 程序指令序列, 不包含函数等高级的程序语言学特征, 但含有完全的程序控制结构, 下面分别对该语言的各种要素进行定义。

整数表达式定义如下:

1.2 Hoare逻辑推理规则系统

2 Ke Y定理证明器

Ke Y是一种形式化软件开发工具, 用于面向对象软件系统的推理验证, 尽可能实现系统设计、实现、形式化规约和形式化验证的无缝集成, 提供一个系统化的平台环境, 允许传统的软件工程方法和形式化方法密切协作, 开发质量可靠的软件。Ke Y系统是基于Java语言实现的, 具有可移植性, 可运行于各种类型的操作系统。Ke Y具有独立可运行的版本, 并且可作为一种插件, 与著名的CASE工具Borland和Eclipse IDE集成。开发人员可基于这些集成化的开发工具及有关的具有特殊作用的类似于Ke Y插件, 对软件开发的全生命周期进行管理和开发。Ke Y插件提供扩展性的功能, 对部分重要的规约或实现的正确性, 提供自动或半自动的验证, 提供证明依据。Ke Y系统的核心部分是定理证明器Ke Y Prover, 该定理证明器可独立运行, 可用于Hoare逻辑系统的推理, 并且集成了许多的领域知识知识库, 能用于推理具有丰富语义程序的属性的正确性。

Ke Y系统支持OMG制定的对象约束语言 (object constraint language, OCL) 和Java建模语言 (Java modeling language, JML) , 这些语言日益受到工业界的重视。Ke Y系统支持自动地把OCL和JML系统规约翻译为逻辑, 及各种类型的证明依据的自动综合。另外, Ke Y还可以作为OCL语言的语法编辑器, 甚至可以把OCL表达式自动转换各种语言。这些显著的特征意味着对于开发人员和形式化方法专家而言, Ke Y系统是一种通用的, 具有良好交互性的工具。Ke Y的体系架构和接口如图1 所示。

3 实例分析

上文中详细论述了程序正确性的形式化内涵, 用于规约程序正确性的形式系统Hoare逻辑, 包括语法和证明系统, 并对Hoare公式的语义进行了非形式化的解释。Ke Y系统的核心是集成了Hoare逻辑推理系统及各种与程序相关的领域知识规则系统。本节将通过的一些程序实例的验证, 研究和演示如何通过Ke Y进行程序验证, 确保程序的可信性, 并探究验证策略和评估系统性能。

经初步的实验, 对于不含有循环结构, 不含线性数据结构, 并且前件和后件不含有量词的程序的证明大都自动完成, 需要极少的交互环节, 且耗时较少, 图2 显示了基本证明窗口。窗口提供了良好的交互性及各种信息显示, 例如证明依据和证明过程统计信息。

对于含有循环结构和线性结构数据的程序的证明, 交换环节显著增多, 大部分交互集中于不变式的设置和含有量词谓词公式的处理。含有循环结构的评估样本为integer_division.key, multiplication.key和array_sort.key, 它们分别用于实现整数的模余运算, 整数的乘法和整数数组的排序。.key文件是Ke Y的一种接口语言, 用于输入各种证明任务, 此处输入的是Hoare公式, 下面是array_sort.key的详细的语法描述, 其中的functions, program Variables等为关键词, 分别用于声明和定义函数, 逻辑变量和程序变量等, 和分别为前件和后件谓词, 它们不属于原.key文件。

除了程序本身所具有的复杂性给证明所带来的繁琐, 例如 (1) 那样复杂的不变式的设定, 但是在证明过程仍有大量的可以避免的交互, 例如大量存在量词和全称量词的量化规则的交互, 另外变量置换和换名操作也缺乏自动推荐机;另外一些系统常用交互应尽可能自动化, 例如exit规则, simplify规则和assignment规则等。在简单程序的证明中, 这些规则的交互也许不是问题, 但对于复杂程序而言, 大量的这些规则的交互也会成为沉重的负担。Ke Y的另一个不尽如意的地方是不变式的规约没有提供启发式自动化或半自动化的支持。

4 结论

本文详细讨论了程序正确性形式化内涵, 给出一个程序语言子集的程序正确性的Hoare公式规约, 并给出了进行正确性证明所需的推理系统。基于集成的形式化程序验证平台Ke Y, 进行了充分的实例研究, 以演示和验证理论。并且通过实例研究, 对Ke Y的性能进行了较为充分的评估, 较为深入地总结了其优点和不足, 提出有价值的改进策略, 积累了充分的经验, 为下一步进行工业规模软件的验证奠定基础。

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户外机柜结构优化设计与验证 第9篇

关键词：户外机柜,结构优化,设计与验证

随着经济的不断发展, 科技也不断得到完善, 这就使得电子和电力产品被广泛的应用, 例如交通、通讯和电力输送等机柜设备已经在人们的日常生活中成为必不可少的东西。机柜的使用范围十分重要和宽泛, 这就使机柜在设计时要考虑其功能、重量、性能、体积和对环境的要求等多方面, 设计机柜的结构需要运用多方面的科学知识, 所以机柜的安全性和可靠性成为了人们关注的重点。电力的供应和保证通讯的畅通都对机柜的耐用性和可靠性提出了要求。例如在狂风暴雨、地震灾害发生时机柜要能对抗灾害带来的冲击和振动, 将户外机柜和控制室的设备比较, 户外的机柜在恶劣的环境下进行工作, 对于机柜安全性和可靠性的影响要素有以下几方面:气候条件, 机械的存放环境条件、辐射条件、系统运行条件和人为因素等, 但是户外机柜的体积标准和其他的机柜设备一样, 也必须按照规定的标准进行设计, 这样才能保证机柜正常和平稳运行, 想要有效地应对这些环境因素, 只有在机柜的结构、设计和性能方面进行加固, 使其更好的适应室外的工作环境, 使设备正常的运行。

1 户外机构的结构形式和设计要求

从形式来看, 户外机柜的内部结构分为插箱、功能单元、内部机械器件和内部零件等, 可以有效的保障机柜的稳定性和可靠性, 而在环境的影响下, 需要户外机柜排除外界的干扰, 保障设备和信息传输的安全性和稳定性, 维护机械操作的正常运行和工作效率。户外机柜的结构多种多样, 其结构主要是由底座、面板、机架和内部零件组成, 户外机柜的材料主要有钢型材与铝型材两种类型。

1.1 由钢型材料组成的机柜

主要以钢型材为主的机柜是一个六面型的机柜框架, 除了前面的操作界面外, 其他的几个面都是由盖板与侧板组成的。框架的支撑柱和底座及顶面都是由螺钉进行连接, 也可以使用焊接的方式将其连接, 机柜框架的上下两个部分安装了法兰, 因为这样便于安装, 并且加固了整体的稳固性。支撑整体的柱子都有标准的安装孔, 为了方便侧板和导轨等零部件的安装。这种材料的机柜硬度和刚度较好, 承受和适应能力较强, 机柜的构件也较少, 并且采集材料较为方便, 设计的时间较短, 容易运输和安装, 其本身结构也较为简单, 有利于实现机柜的专业化和标准化。但是机柜也存在一定的缺陷, 就是这种材质极易受外界的影响发生弯曲和变形, 并且对机柜内部的清理较为困难, 内部的防腐问题也没有一个有效的解决方案, 这就使得型材的质量很难得到保障, 极易发生变形。

1.2 由铝合金材料组成的机柜

用铝合金设计的机柜框架, 除了前面的操作面板以外的五个面都是由盖板及侧板组成的, 因为铝型材不好进行连接, 多以螺栓作为连接的工具, 此外还增设了专门增加连接稳定度的连接块。这种材料的机柜除了具有普通机柜都具有的特点以外, 和钢型材机柜相比较, 还具有重量较轻、外形美观和电阻小等特点。同样铝合金型机柜也有其本身的缺陷, 其截面的设计精度较低, 长度的变化不固定, 并且连接性较弱, 所以只能适用于轻型的设备, 例如:车载设备。

2 设计机柜机构的要求和重要性

2.1 保障产品的技术指标正常实现

需要综合的考虑产品技术的内部零件和零件之间相互干扰产生的影响, 进而提高电气运行的稳定性。这就需要重视机柜的箱体硬度和刚度问题, 避免发生变形使电气的接触不良, 影响正常的运作。所以需要根据实际的操作换环境和条件, 采取一定方法来提高设备的稳定性和使用的寿命, 以保障技术指标的正常实现。

2.2 设备易于操作和使用并需要对设备定期维修

为了使设备能够有效的操作和使用, 必须对设备的结构进行精密合理的设计, 符合人们的要求和心理, 此外, 要求设计简单以保证装卸的方便性。

2.3 对结构进行精良的设计

结构和工艺具有密切的联系, 采用不同的结构时就需要应用不同的技术, 并且机柜的结构设计质量是由良好的技术来得以保障的。

2.4 执行标准化模式

标准化是我国在技术政策和管理的一个重要措施, 对于提高机柜的质量和工作效率起到了促进的作用, 而且为机械的维修和检查都起到了一定的推动作用和借鉴意义。

3 户外机柜的理论模式分析

随着科学技术的不断发展, 使有限元法的应用得到了扩展, 有限元法的开发需要与应用软件相配合, 不仅为机柜的设计提供了功能上的借鉴, 也使其得到广泛的应用, 并且有限元模式为机柜设计中使用的软件参数提供了一个标准, 使机柜的设计更加科学化、标准化。因为机柜的性能需要随着技术的更新不断增加, 使结构更加精巧及满足环境的需要, 传统的设计手段已经无法适应这一需要, 所以在开发试验阶段可以收集足够的材料和信息进行系统设计, 使机柜的系统在动力学的基础之下展开发明, 将传递函数作为参考的数据, 使机柜的设计更加精准。

4 结论

随着机柜设备的功能不断得到提高, 机构变得越来越精巧和复杂, 传统的技术已经不能满足对设备结构的设计要求, 在网络技术的帮助之下, 越来越多的设计人员使用网络创新技术来提高和完善设计的水平。对机柜的结构设计使用的是有限分析方法来强化设计的动力性和稳定性, 使户外机柜更好的适应变换的环境, 并更好的应对环境对其产生的影响, 保证机柜的正常工作及稳定的运行。

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